PCB電鍍銅培訓(xùn)

1、電鍍銅培訓(xùn)教材1銅的特性銅的特性 銅,元素符號(hào)Cu,原子量63.5,密度8.94克/ 立方厘米,Cu2+的電化當(dāng)量1.186克/安時(shí)。 銅具有良好的導(dǎo)電性和良好的機(jī)械性能. 銅容易活化,能夠與其它金屬鍍層形成良 好的金屬-金屬間鍵合,從而獲得鍍層間的良好結(jié)合力。2電鍍銅工藝的功能電鍍銅工藝的功能電鍍銅工藝電鍍銅工藝 通過(guò)電解方法沉積金屬銅，以提供足夠的導(dǎo)電性/厚度及防止導(dǎo)電電路出現(xiàn)熱和機(jī)械缺陷. 。 3電鍍示意圖電鍍液組成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl-+添加劑)+ +- -離子交換直流整流器ne-ne-電鍍上銅層陰極(受鍍物件)鍍槽陽(yáng)極Cu Cu2+ + 2e-Cu2+ +

2、 2e-Cu 4硫酸鹽酸性鍍銅的機(jī)理硫酸鹽酸性鍍銅的機(jī)理電極反應(yīng)電極反應(yīng) 陰極： Cu2+ +2e-Cu 副反應(yīng) Cu2+ + e-Cu Cu+ + e-Cu 陽(yáng)極： Cu -2e - Cu2+ Cu - e - Cu+2Cu+ + 1/2O2 + 2H+ -2Cu2+ + H2O副反應(yīng) 2Cu+ + 2 H2O -2CuOH + 2H+ Cu2O + H2O 2Cu+- - Cu2+ + Cu5酸性鍍銅液各成分及特性簡(jiǎn)介酸性鍍銅液各成分及特性簡(jiǎn)介酸性鍍銅液成分酸性鍍銅液成分 硫酸銅（CuSO4.5H2O) 硫酸 (H2SO4) 氯離子（Cl-） 電鍍添加劑6酸性鍍銅液各成分功能酸性鍍銅液各成

3、分功能CuSO4.5H2O：主要作用是提供電鍍所需Cu2 及提高導(dǎo)電能力。H2SO4： 主要作用是提高鍍液導(dǎo)電性能， 提高通孔電鍍的均勻性。Cl-： 主要作用是幫助陽(yáng)極溶解，協(xié)助 改善銅的析出，結(jié)晶。添加劑： 主要作用是改善均鍍和深鍍性能， 改善鍍層結(jié)晶細(xì)密性。7酸性鍍銅液中各成分含量對(duì)電鍍效果的影響酸性鍍銅液中各成分含量對(duì)電鍍效果的影響 CuSO4.5H2O ：濃度太低，高電流區(qū)鍍層易燒焦； 濃度太高，鍍液分散能力會(huì)降低。H2SO4 ：濃度太低，溶液導(dǎo)電性差，鍍液分 散能力差。濃度太高，降低 Cu2 的遷移率，電流效率反而降低，并 對(duì)銅 鍍層的延伸率不利。 Cl- ：濃度太低，鍍層出現(xiàn)臺(tái)階狀

4、的粗糙 鍍層，易出現(xiàn)針孔和燒焦；濃度太 高，導(dǎo)致陽(yáng)極鈍化，鍍層失去光澤 添加劑 ：（后面專題介紹）8操作條件對(duì)酸性鍍銅效果的影響操作條件對(duì)酸性鍍銅效果的影響溫度溫度 溫度升高，電極反應(yīng)速度加快，允許電流密度提高，鍍層沉積速度加快，但加速添加劑分解會(huì)增加添加劑消耗，鍍層結(jié)晶粗糙，亮度降低。 溫度降低，允許電流密度降低。高電流區(qū)容易燒焦。防止鍍液升溫過(guò)高方法：鍍液負(fù)荷不大于0.2A/L，選擇導(dǎo)電性能優(yōu)良的掛具，減少電能損耗。配合冷水機(jī)，控制鍍液溫度。9操作條件對(duì)酸性鍍銅效果的影響操作條件對(duì)酸性鍍銅效果的影響電流密度電流密度 提高電流密度，可以提高鍍層沉積速率，但應(yīng)注意其鍍層厚度分布變差。攪拌攪拌

5、陰極移動(dòng)：陰極移動(dòng)是通過(guò)陰極桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)工件的移動(dòng)。移動(dòng)方向與陽(yáng)極成一定角度。陰極移動(dòng)振幅5075mm，移動(dòng)頻率1015次/分10操作條件對(duì)酸性鍍銅效果的影響操作條件對(duì)酸性鍍銅效果的影響空氣攪拌 無(wú)油壓縮空氣流量0.3-0.8m3 / min.m2打氣管距槽底38cm，氣孔直徑2 mm孔間距80130mm?？字行木€與垂直方向成45角。過(guò)濾過(guò)濾 PP濾芯、15m過(guò)濾精度、流量26次循環(huán)/小時(shí) 陽(yáng)極陽(yáng)極 磷銅陽(yáng)極、含磷0.04-0.065%11磷銅陽(yáng)極的特色磷銅陽(yáng)極的特色 通電后磷銅表面形成一層黑色(或棕黑)的薄膜黑色(或棕黑色)薄膜為Cu3P又稱磷銅陽(yáng)極膜磷銅陽(yáng)極膜的作用磷銅陽(yáng)極膜的作用

6、陽(yáng)極膜本身對(duì)(Cu+-eCu2+)反應(yīng)有催化、加速作用，從而減少Cu+的積累。 陽(yáng)極膜形成后能抑制Cu+的繼續(xù)產(chǎn)生 陽(yáng)極膜具有金屬導(dǎo)電性 磷銅較純銅陽(yáng)極化小(1A/dm2 P0.04-0.065%磷銅的陽(yáng)極化比無(wú)氧銅低50mv-80mv)不會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極鈍化。 陽(yáng)極膜會(huì)使微小晶粒從陽(yáng)極脫落的現(xiàn)象大大減少 陽(yáng)極膜在一定程度上阻止了銅陽(yáng)極的過(guò)快溶解12電鍍銅陽(yáng)極表面積估算方法電鍍銅陽(yáng)極表面積估算方法圓形鈦籃陽(yáng)極表面積估算方法:Fdlf /2 F=3.14 d=鈦籃直徑 l=鈦籃長(zhǎng)度 f=系數(shù) 方形鈦籃銅陽(yáng)極表面積估算方法 1.33lwf l=鈦籃長(zhǎng)度 w=鈦籃寬度 f=系數(shù) f與銅球直徑有關(guān): 直徑=

7、12mm f=2.2 直徑=15mm f=2.0 直徑=25mm f=1.7 直徑=28mm f=1.6 直徑=38mm f=1.213磷銅陽(yáng)極材料要求規(guī)格磷銅陽(yáng)極材料要求規(guī)格主成份主成份 Cu : 99.9% min P : 0.04-0.065%雜質(zhì)雜質(zhì) Fe : 0.003%max S : 0.003%max Pb : 0.002%max Sb : 0.002%max Ni : 0.002%max As : 0.001%max影響陽(yáng)極溶解的因素影響陽(yáng)極溶解的因素 陽(yáng)極面積(即陽(yáng)極電流密度控制在0.5ASD-1.5ASD之間)陽(yáng)極袋(聚丙烯) 陽(yáng)極及陽(yáng)極袋的清洗方法和頻率14添加劑對(duì)電鍍銅

8、工藝的影響添加劑對(duì)電鍍銅工藝的影響載體載體 - - 吸附到所有受鍍表面, 增加表面 阻抗,從而改變分布不良情況. 抑制沉積速率整平劑整平劑 - - 選擇性地吸附到受鍍表面抑制沉積速率光亮劑光亮劑 - - 選擇性地吸附到受鍍表面,降低表面阻抗,從而惡化分布不良情況. 提高沉積速率氯離子氯離子 - - 增強(qiáng)添加劑的吸附,各添加劑相互制約地起作用.15電鍍層的光亮度電鍍層的光亮度 載體 (c) /光亮劑 (b)的機(jī)理bbbbbbbcbcbccccbcccbcccbcccbcccbcbcbb16載體(c)快速地吸附到所有受鍍表面并均一地抑制電沉積光亮劑(b)吸附于低電流密度區(qū)并提高沉積速率.載體(c)

9、和光亮劑(b)的交互作用導(dǎo)致產(chǎn)生均勻的表面光亮度bbbbbbbcbcbccccbcccbcccbcccbcccbcbcbb電鍍的整平性能電鍍的整平性能光亮劑(b),載體(c),整平劑(l)的機(jī)理b c c c c c b c c c cccbccc cbbbc ccbccbb c b c b c b c b c bbcbcbc bbbbc bcbcbcl b c c c b c c b l lccblll cbbbl ccbcbb光亮劑和載體光亮劑和載體光亮劑光亮劑/ /載體載體/ /整平劑的混合整平劑的混合過(guò)量光亮劑過(guò)量光亮劑17b c c c c c b c c c cccbccc cbb

10、bc ccbccbb c b c b c b c b c bbcbcbc bbbbc bcbcbcl b c c c b c c b l lccblll cbbbl ccbcbb光光 亮亮 劑劑 和和 載載 體體光光 亮亮 劑劑/ /載載 體體/ /整整 平平 劑劑的的 混混 合合過(guò)過(guò) 量量 光光 亮亮 劑劑鍍銅添加劑的作用 載體抑制沉積而光亮劑加速沉積 整平劑抑制凸出區(qū)域的沉積 整平劑擴(kuò)展了光亮劑的控制范圍18電鍍銅鍍層厚度估算方法電鍍銅鍍層厚度估算方法電鍍銅鍍層厚度估算方法(mil)= 0.0087*電鍍陰極電流密度(ASD) X 電鍍時(shí)間(分鐘) 1 mil = 25.4 m19電鍍銅板

11、面鍍層厚度分布評(píng)估方法電鍍銅板面鍍層厚度分布評(píng)估方法20電鍍銅板面鍍層厚度分布評(píng)估方法電鍍銅板面鍍層厚度分布評(píng)估方法xy122550y/4y/25y/83y/4y-50y-25y-12122x/5x/24x/5x-12xy122550y/4y/25y/83y/4y-50y-25y-12xy122550y/4y/25y/83y/4y-50y-25y-12122x/5x/24x/5x-1221xy1 22 55 0y / 4y / 25 y / 83 y / 4y - 5 0y - 2 5y - 1 21 22 x / 5x / 24 x / 5x - 1 2xy1 22 55 0y / 4y /

12、 25 y / 83 y / 4y - 5 0y - 2 5y - 1 2xy1 22 55 0y / 4y / 25 y / 83 y / 4y - 5 0y - 2 5y - 1 21 22 x / 5x / 24 x / 5x - 1 2電鍍銅板面鍍層厚度分布評(píng)估方法電鍍銅板面鍍層厚度分布評(píng)估方法22電鍍銅板面鍍層厚度分布評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn): 整缸板 CoV 12% 為合格.電鍍銅溶液的分散能力電鍍銅溶液的分散能力(Throwing Power)(Throwing Power)電鍍銅溶液電鍍銅溶液 電鍍銅溶液的電導(dǎo)率 硫酸的濃度 溫度 硫酸銅濃度 添加劑 板厚度(L),孔徑(d) 縱橫比 ：（板厚

13、 inch） /（孔徑 inch）攪拌攪拌: : 提高電流密度表面分布也受分散能力影響提高電流密度表面分布也受分散能力影響. .23電鍍銅溶液的分散能力電鍍銅溶液的分散能力(Throwing Power)(Throwing Power)24 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 電鍍銅溶液的分散能力電鍍銅溶液的分散能力(Throwing Power)(Throwing Power)Throwing PowerThrowing Power25電鍍銅溶液的控制電鍍銅溶液的控制分析項(xiàng)目分析項(xiàng)目 硫酸銅濃度 硫酸濃度 氯離子濃度 槽液溫度 用CVS分析添加劑濃度 鍍層的物理特性(延展性/抗張強(qiáng)度)上

14、述項(xiàng)目須定期分析,并維持在最佳范圍內(nèi)生產(chǎn)26電鍍銅溶液的控制電鍍銅溶液的控制赫爾槽試驗(yàn)赫爾槽試驗(yàn)(Hull Cell Test)(Hull Cell Test)參數(shù)參數(shù) 電流: 2A 時(shí)間: 10分鐘 攪拌: 空氣攪拌 溫度: 室溫27電鍍銅溶液的控制電鍍銅溶液的控制赫爾槽試驗(yàn)赫爾槽試驗(yàn)(Hull Cell Test)(Hull Cell Test) 高電流密度區(qū)燒焦,中高電流密度區(qū)無(wú)光澤酸銅光澤劑含量非常低 改正方法:添加0.2-0.3ml/l 的酸銅光澤劑 HULL CELL 圖樣如下頁(yè)圖28赫爾槽試驗(yàn)赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)(Hull Cell Test)29赫爾槽試

15、驗(yàn)赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)(Hull Cell Test) 僅高電流密度區(qū)燒焦,試片的其它區(qū)域仍然正常,僅酸銅光澤劑低 改正方法:添加 0.10.2 ml/l酸銅光澤劑 HULL CELL 圖樣如下頁(yè)圖30赫爾槽試驗(yàn)赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)(Hull Cell Test)31赫爾槽試驗(yàn)赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)(Hull Cell Test)赫爾槽試驗(yàn)赫爾槽試驗(yàn)(Hull Cell Test)(Hull Cell Test) 高電流密度區(qū)呈不適當(dāng)氯離子含量條紋沉積,整個(gè)試片光亮度降低. 改正方法:分析氯離子含量,如有需要請(qǐng)作調(diào)整. HU

16、LL CELL 圖樣如下頁(yè)圖32赫爾槽試驗(yàn)赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)(Hull Cell Test)33赫爾槽試驗(yàn)赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)(Hull Cell Test)赫爾槽試驗(yàn)赫爾槽試驗(yàn)(Hull Cell Test)(Hull Cell Test) 嚴(yán)重污染 改正方法:添加平整劑對(duì)抑制此現(xiàn)象可能有幫助. 溶液必須安排作活性炭處理 HULL CELL 圖樣如下頁(yè)圖34赫爾槽試驗(yàn)赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)(Hull Cell Test)35電鍍液維護(hù)電鍍液維護(hù)電鍍液維護(hù)電鍍液維護(hù) 電鍍液會(huì)發(fā)生成分變化(變質(zhì))的。為了調(diào)整、恢復(fù)原狀，需要

17、補(bǔ)充藥品。如果有雜質(zhì)的沉積，就要除掉雜質(zhì)(再生)，到了不能使用時(shí)就要全量或者部分報(bào)廢，更換新鍍液。 鍍液的再生采用: (1)活性碳處理； (2)弱電解(拖缸)處理等。 補(bǔ)充藥品方法有: (1) 分析補(bǔ)充； (2)定量補(bǔ)充兩種。36電鍍槽液的維護(hù)37問(wèn)題問(wèn)題1. 1. 板子正反兩面鍍層厚度不均板子正反兩面鍍層厚度不均可 能 原 因1.板子兩面的電鍍面積不一致，尤其當(dāng)一面是接地層面而另一面是線路面時(shí) 以正反排板方式將板子兩面的待鍍面積 加以調(diào)整或適當(dāng)增加DUMMY PAD.2. 可能是某一邊陽(yáng)極之線纜系統(tǒng)導(dǎo)電不良所致 檢查及改善38問(wèn)題問(wèn)題2. 2. 鍍層過(guò)薄鍍層過(guò)薄可 能 原 因1. 電鍍過(guò)程中

18、，電流或時(shí)間不足 確認(rèn)板子面積以決定總電流的大小，并確認(rèn)電流密度及時(shí)間之無(wú)誤。2 .板子與掛架或掛架與陰極桿的接觸導(dǎo)電不良 檢查整流器，板子等所有的電路接點(diǎn)。39問(wèn)題問(wèn)題3. 3. 全板面鍍銅之厚度分布不均全板面鍍銅之厚度分布不均可 能 原 因1 陽(yáng)極籃與陰極板面的相對(duì)位置不當(dāng) 以非破壞性的厚度量測(cè)法詳細(xì)了解其全面厚度之差異。 根據(jù)鍍層厚度量測(cè)的結(jié)果重新安排陽(yáng)極 的位置。2 陽(yáng)極接點(diǎn)導(dǎo)電不良 使用鉗形表定期檢查每一支陽(yáng)極與陽(yáng)極桿是否接觸良好。 清潔所有接點(diǎn)，并確保陽(yáng)極桿所有接點(diǎn)的電位降落(Voltage Drop)都要相同。3 鍍液中硫酸濃度不足，導(dǎo)電不良.檢查硫酸濃度并調(diào)整至最佳值40問(wèn)題問(wèn)

19、題4. 4. 鍍銅層燒焦鍍銅層燒焦1 電流密度過(guò)高或電鍍面積不均勻，導(dǎo)致板面上局部電流密度超過(guò)局限電流 降低所用之電流 在高電流密度區(qū)增加輔助陰極板，以吸收多余的電流 2 鍍液攪拌不當(dāng)或板架往復(fù)攪拌不足 利用循環(huán)過(guò)濾及低壓空氣進(jìn)行攪拌 配合陰極桿往復(fù)擺動(dòng)(與板面垂直)攪拌 檢查陰極之間的距離，在電流密度為30ASF 的情況下，其距離至少應(yīng)為15公分。 3 在操作電流密度下的銅離子濃度過(guò)低 維持銅離子的應(yīng)有濃度或降低電流密度4 硫酸濃度過(guò)高 稀釋槽液維持一定的酸濃度5 槽液溫度過(guò)低 冬天須加熱槽液，最佳的操作溫度通常介于22-26之間。41問(wèn)題問(wèn)題5. 5. 鍍銅層燒焦鍍銅層燒焦6 各添加劑含量已失去平衡 添加適用于高CD之添加劑，以減少燒焦 添加適用于低